Hi,
Uiteindelijk ben ik deze week dan toch maar aan een Sinus DC-DC converter gaan werken/ontwerpen.
De rede is dat ik bij wat Arduino projectjes meerdere ADC printjes wil gebruiken en deze moeten geheel zwevend worden,
dit zowel voor de voeding als de i2c bus waarmee ze aan een Arduino gekoppeld zullen worden.
Eisen voor deze converter
Geen storing!!! (dus gaarne geen opmerkingen dat het met een mini DC-DC die je zo kan kopen ook kan met een hoger rendement)
Gebaseerd op een Wienbridge generator die minstend 4x to 8x een ADC type ADS1115 of soortgenoten kan voeden.
De totale uitgangsstroom waar ik even vanuit ga is rond de 50mA, wat zeer ruim is voor 8x een ADS1115 (het vermogen van de i2c pullup moet ik nog meten)
Kleine paracitaire capaciteiten tussen de primaire en secundaire wikkelingen ( <15pF probeer ik)
Gevoed uit +5V a +6V DC.
Niet te complex.
Zo veel mogelijk standaard onderdelen.
Het remdement is niet zo'n probleem daar het vermogen dat gaat worden opgenomen onder de 1-Watt blijft.
En dat lijstje valt niet mee... als eerste ben ik begonnen om te kijken wat nodig was aan de trafo die ik zou moeten wikkelen. (ondermeer hoeveel inducte bij de werkfrequentie)
Daar de meeste audio einversterker IC's rond de 20Khz er mee op gaan houden, ben ik gaan experimenteren en rekenen aan wat kerntjes die ik op voorraad heb.
De trafo waar ik straks wat resultaten van laat zien is gemaakt met twee kerntjes gekocht bij BACO, Grijs 13x5,5mm, deze zitten als ik het goed heb in zakjes van 5 of 10 stuks.
De eerste trafo heeft primair 12 wdg en secundair 15 wdg, voor de metingen hieronder wordt de spanning gelijkgericht met 4x de 1N5817 Schottky diode en 2x 100uF parallel.
De Bron
Na vele afwegingen en ook veel onderzoek naar audio eindversterkers en ook de NE5532 ben ik uiteindelijk uitgekomen bij een heel leuk IC.
Dat is de LM4861 en hieronder de link met de datasheet.
www.bramcam.nl/NA/Sinus-DC-DC-Converter/LM4861.pdf
Als eerste heb ik met dit versterkertje een audio trapje gemaakt zoals in de datasheet staat.
Ik was onder de indruk van het geluid dat dit SO8 ic voortbracht, het levert echt 1-Watt bij 5V voeding!!!
Natuulijk heb ik tot 8V voeding geprobeerd met mijn 4Ω luidspreker (tja, kan het niet laten het grof te testen, ditmaal met diep dreunende house 
)
Daarna aardig wat overdenkingen gedaan hoe de amplitude stabiel te houden van de Wien schakeling.
Eigenlijk hoeft dat niet zo ingewikkeld te worden, we zijn voor deze toepassing niet aan het streven naar een Sinus met 0,002% vervorming.
Dus het is een diode limiter geworden met 2x een 1N4148.
Het mooie van de LM4861 is dat hij een groot uitstuurbereik heeft en ook een grote bandbreedte, ik test in deze schakeling met een sinus van 20 en 40Khz.
Verder zijn alle aansluitingen aanwezig op dit IC die nodig zijn voor een power Sinus generator.
Het eerste werkende schema, er is bij de testen van deze avond alleen 1 brugcel en 2x 100uF aanwezig voor de metingen,
wat in het schema staat is hoe het ongeveer gaat worden met twee naregelaars.
In het schema wat kaders geplaatst zodat jullie het makkelijker kunnen begrijpen.
Ik heb geprobeerd zo min mogelijk onderdelen te gebruiken en ik was gestart met R2 als 10K weerstand en een weerstand parallel hieraan voor maximale uitsturing zodat de sinus net niet clipte.
Dit is te veel bezuiniging, vooral toen ik ging testen met andere frequenties,
de condensatoren en weerstanden waren niet uitgezocht en dat geeft aardig wat variatie in de uitgangs spanning.
Dus een 8K2 en een 2K trimpot maakt het geheel uiteindelijk mooi instelbaar.
Ik heb ook alles wat de Wien onderdelen betreft en de Amplitude Control aan pen-2 geknoopt, en deze een dikkere elco gegeven,
hierdoor start deze DC-DC converter wat langzamer op, maar dat is voor mijn toepassing geen probleem.
De spanning op pin-2 is de helft van de aangebode voeding op het IC en door de dikkere elco is deze zogoed als dood voor de oscilator frequentie..
Als ik een lage distortie Sinus zou willen hebben zou ik dit niet zo doen, maar voor deze toepassing is het geen probleem.
Dan komen we nu aan bij C5, in de testen is deze 2x 4,7uF omdat ik die bij de hand had, deze condensator kan niet verwijderd worden om onderdelen te besparen.
De trafo wikkelling heeft een zeer lage Ri (< 1Ω) en bij de maximale offset die word opgegeven, zal er dan een stroom lopen van 50mA, vind ik niet handig...
Dan zien we aan de uitgangspin-8 een zobel netwerk naar massa, dit is om de opamp aan die uitgang stabiel te maken.
De waarden kunnen waarschijnlijk nog wat kleiner zoals de 0,1uF, die misschien 10nF kan worden,
zal nog moeten waar de grens zit, wat nu in het schema staat werkt de schakeling stabiel mee.
Na regelaar
Daar heb ik behalve dat ik de eerste opset heb getekend en naar de rimpelonderdrukking van diverse regeleaar heb gekeken in de datasheets, nog niets aan gedaan.
Er staan in het schema twee na regelaars geteken maar dat worden er maximaal 4 per trafo en twee trafo's per versterker (als de i2c niet te veel stroomstrekt)
De opset die ik heb getekend dient er voor om zo weinig mogelijk rimpel aan de regelaars toe te voeren.
Ik heb in ieder geval met mijn eerst testtrafo voldoende spanning over voor het spanningsverlies die optreed door R11 t/m R14,
de waarde van deze componenten moet ik nog berekenen/meten, wat er nu instaat is een uitgangspunt.
De meeste regelaar hebben een zeer slechte onderdrukking bij de frequenties waar ik mee test die tussen 20 en 40KHZ ligt.
De opties voor de regelaar liggen nog helemaal open, alleen komt er niet de veel aangeboden CMOS typen in,
deze hebben dan wel een laag rust verbruik, maar zijn ook echte ruisbronnen.
Niet echt handig als je dan 16Bits ADC's er uit gaat voeden
Zelfs een TL317 is bruikbaar als ik een paar trafo windingen meer gebruik, met de TL317 verbruikt de naregelaar meer dan de ADS115 converter!
Maar om nu te laten zien wat de converter al kan die nu al een uur of twee test draait, zie hieronder wat foto's...
Het is net de Kalverstraat op zaterdagmiddag, zo druk is het met meetkabels...
De bovenste meter geeft de voedingspanning aan op de LM4861, waarmee ik aan het testen ben.
De onderste meter geeft de spanning aan die na gelijkrichting over een 100Ω weerstand staat, er loopt dus een stroom van bijna 57mA.
Natuurlijk een scoopplaatje, groen is de "0" voor de blauwe trace, op de blauwe trace kan je nog net de rimpel zien op de 5,6V spanning.
Voor de goede indruk wat de rimpel betreft heb ik het derde kanaal ook aangesloten om deze de rimpel beter in beeld te laten brengen.
De rimpel is ongeveer 75mVPP
Er zijn kleine abberaties te zien op de Sinus welke in ieder geval niet storend zijn,
maar als ik het geheel op een stukje print bouw zal ik daar nog wat meer aandacht aan geven,
een deel komt doordat er nu geen kleine serie weerstand in de trafo aansluiting is opgenomen.
Het echte "tunen" komt natuurlijk pas als ik een andere trafo gewikkeld heb.
Hier zijn wat kernen te zien, de tweede van links zijn de twee kernen die ik voor de eerste testen gebruikt heb.
Door de wat hogere frequentie van 35KHZ waar ik nu mee werk en de kern 3E2 waar ik de tweede trafo mee ga wikkelen,
hoop ik 4 uitgangs wikkelingen te kunen leggen samen met wat afscherming.
Nog even terug komend op de abberaties die zichtbaar zijn op de Sinus, dit is natuurlijk niet zo vreemd,
op de frequentie waarop wordt gewerkt begint de loopgain in te storten.
De loopgain is trouwens recht tot 10KHZ wat erg goed is voor een opamp die je met 1x versterking kan toepassen.
Als ik ook pen-5 een Zobel geef, kan je het zien dat de trafo dan een snubber heeft over zijn primaire wikkeling.
Dat is ook een van de volgende testjes om het zo schoon mogelijk te maken.
Gaarne jullie opmerkingen, ik zie er naar uit!
Groet,
Blackdog
. En geen negatieve versie.....jpg)
